CAPM模型在電力能源市場(chǎng)的應(yīng)用

張靜萱

摘 要：自20世紀(jì)60年代資本資產(chǎn)定價(jià)模型（CAPM）被提出以來(lái)，它被廣泛地應(yīng)用于金融及資本市場(chǎng)。該模型揭示了期望收益與不可分散的系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)之間的關(guān)系，并且提供了一個(gè)簡(jiǎn)化的模型來(lái)闡述這一聯(lián)系。由于能源市場(chǎng)巨大的不確定性，CAPM可以在能源領(lǐng)域用于正確的估計(jì)考慮了風(fēng)險(xiǎn)因素的成本流（比如化石燃料成本）。本論文即通過(guò)案例分析研究CAPM在電力能源市場(chǎng)應(yīng)用的可能性。

關(guān)鍵詞：CAPM 模型；可能性分析；電能技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：F830 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0.引言

資本資產(chǎn)定價(jià)模型（CAPM）是一個(gè)經(jīng)典的金融模型，它基于Markowitz的均值-方差理論，由Sharpe，Lintner和Mossin提出并進(jìn)行完善。由于該模型能夠用于預(yù)測(cè)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)并且反映了風(fēng)險(xiǎn)與收益的關(guān)系，自20世紀(jì)60年代以來(lái)，它在評(píng)價(jià)金融投資項(xiàng)目或者構(gòu)建股票投資組合方面起著重要的作用。比起在金融市場(chǎng)的應(yīng)用，CAPM在能源市場(chǎng)的應(yīng)用要晚一些。在一些西方國(guó)家，隨著能源市場(chǎng)逐步放寬限制和自由化，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的參與者，比如發(fā)電企業(yè)和輸電企業(yè)，都不得不承擔(dān)原本轉(zhuǎn)嫁給終端消費(fèi)者的風(fēng)險(xiǎn)，比如由于化石燃料價(jià)格的不確定性帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。正因?yàn)槿绱耍瑐鹘y(tǒng)的不考慮風(fēng)險(xiǎn)影響的投資回報(bào)評(píng)估方式已不再適用。20世紀(jì)90年代，Shimon Awerbuch將CAPM引入能源市場(chǎng)并且重新評(píng)估了使用傳統(tǒng)化石燃料以及使用可再生能源的發(fā)電技術(shù)。借助于CAPM， 采用傳統(tǒng)化石燃料發(fā)電技術(shù)的巨大風(fēng)險(xiǎn)以及利用可再生能源發(fā)電的經(jīng)濟(jì)價(jià)值得到了正確的認(rèn)識(shí)。本文將研究和探索CAPM在電力能源市場(chǎng)的應(yīng)用。

1.CAPM 模型闡述

1.1 CAPM模型

CAPM的公式表達(dá)如下：

E（Ri） = Rf +×（ E（Rm）-Rf ） （1）

式中：

E（Ri） —投資項(xiàng)目i的期望收益率；

Rf— 無(wú)風(fēng)險(xiǎn)報(bào)酬率；

E（Rm）— 市場(chǎng)組合期望收益率；

E（Rm）-Rf— 風(fēng)險(xiǎn)溢價(jià)期望值；

β— 投資項(xiàng)目 i 的系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)。

1.2 CAPM的嚴(yán)格簡(jiǎn)化假設(shè)

和大多數(shù)經(jīng)濟(jì)模型一樣，CAPM也是一個(gè)高度簡(jiǎn)化的模型，并且它的應(yīng)用受限于如下嚴(yán)格的假設(shè)。

（1）投資者都是理性并且厭惡風(fēng)險(xiǎn)的。在同等條件下，和其他組合相比，他們更愿意投資擁有較低的投資回報(bào)標(biāo)準(zhǔn)差或者更高的預(yù)期收益的資產(chǎn)組合。

（2）所有的投資期限都相同，且只有一個(gè)投資周期。

（3）所有的投資者對(duì)于單一投資的預(yù)期收益，不同收益的標(biāo)準(zhǔn)差和協(xié)方差都有同樣的預(yù)期。換句話說(shuō)，他們具有相同的無(wú)差異曲線。

（4）所有的投資者都可以以無(wú)風(fēng)險(xiǎn)折現(xiàn)率自由的貸出或借入資本。

（5）投資項(xiàng)目可以無(wú)限細(xì)分，所有投資者可以在其中擁有任意非整數(shù)股份。

（6）市場(chǎng)是完美的，即信息對(duì)稱并且免費(fèi)，既無(wú)交易費(fèi)，也沒(méi)有稅，投資者允許做空。

2.CAPM在電力能源市場(chǎng)的應(yīng)用舉例

2.1 CAPM引入電力能源市場(chǎng)的可行性

由于科技創(chuàng)新快速的更迭，電能生產(chǎn)結(jié)構(gòu)也發(fā)生了巨大的變化。首要依靠燃燒化石燃料發(fā)電的時(shí)代即將終結(jié)?，F(xiàn)在，核電技術(shù)和可再生能源發(fā)電技術(shù)也在電能市場(chǎng)扮演著重要的角色。另外，隨著能源市場(chǎng)的自由化發(fā)展，能源的監(jiān)管制度和其相關(guān)的政策也都發(fā)生了變化。所有這些都增加了能源市場(chǎng)的風(fēng)險(xiǎn)。因此，需要一種全新的資本估算方法，能將市場(chǎng)的各種不確定性考慮進(jìn)去。CAPM正是這樣一種模型，它可以體現(xiàn)某一確定項(xiàng)目的系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 CAPM用于電能技術(shù)選擇的可能性分析

在未來(lái)的50年間，在電能生產(chǎn)領(lǐng)域?qū)?huì)有兩個(gè)主要的挑戰(zhàn)。一個(gè)挑戰(zhàn)是電能需求的快速增長(zhǎng)，這種發(fā)展趨勢(shì)將會(huì)導(dǎo)致電能供應(yīng)和電能需求不平衡，這種不平衡在發(fā)展中國(guó)家形勢(shì)尤為嚴(yán)峻。另一個(gè)挑戰(zhàn)是由于過(guò)于依賴化石燃料導(dǎo)致的全球變暖事件。可再生能源可以部分滿足日益增長(zhǎng)的電能需求和減少空氣污染。但是在可持續(xù)和穩(wěn)定的提供大量能源方面，核能發(fā)電技術(shù)優(yōu)于可再生能源發(fā)電技術(shù)。此外，在正常的操作條件下，核能發(fā)電不會(huì)導(dǎo)致空氣污染。因此，在提供基本負(fù)荷方面，核電技術(shù)是一個(gè)強(qiáng)有力的選項(xiàng)。

但是投資核電站仍然有很多的問(wèn)題，比如資金和建設(shè)周期問(wèn)題，因此政府和投資者經(jīng)常被核電的投資回報(bào)率困擾。因?yàn)楹穗娂夹g(shù)是資本密集型技術(shù)，其擁有相對(duì)高的資本成本和低廉的年運(yùn)行成本。在發(fā)電市場(chǎng)，核電技術(shù)看起來(lái)比其他具有高運(yùn)行成本的發(fā)電技術(shù)更具有競(jìng)爭(zhēng)性，比如火力發(fā)電。

為了驗(yàn)證這一點(diǎn)是否屬實(shí)，投資者需要對(duì)此做精確的經(jīng)濟(jì)研究分析。在MIT的研究報(bào)告《核電的未來(lái)》中，比較了3種不同發(fā)電方式產(chǎn)生的基本負(fù)荷電價(jià)。即核能發(fā)電，燃煤發(fā)電和燃?xì)獍l(fā)電（熱電聯(lián)產(chǎn)）。在報(bào)告中，研究者分析了一些系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)電價(jià)的影響，如天然氣價(jià)格和碳排放價(jià)格的波動(dòng)。基于這一點(diǎn)，引入CAPM法估算電價(jià)成為可能。

在MIT的報(bào)告中，使用了加權(quán)平均成本法（WACC）計(jì)算了3種不同發(fā)電廠的成本流。在案例中研究者假設(shè)了4種天然氣價(jià)格——低，中等，高，極高。由于WACC方法無(wú)法將系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)引入計(jì)算，研究者不得不列出各種價(jià)格情況，并分別計(jì)算出不同價(jià)格對(duì)應(yīng)的發(fā)電成本。從計(jì)算結(jié)果來(lái)看，投資核電并不合算。因?yàn)樗某跏纪顿Y費(fèi)用以及發(fā)電成本都比燃煤發(fā)電和燃?xì)獍l(fā)電要高。然而這個(gè)計(jì)算結(jié)果并沒(méi)有反映真實(shí)的情況。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，天然氣價(jià)格一直波動(dòng)的相當(dāng)厲害。另外由于天然氣資源的稀缺，可以預(yù)見(jiàn)到未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間天然氣價(jià)格的持續(xù)增長(zhǎng)，同時(shí)，天然氣價(jià)格也會(huì)持續(xù)波動(dòng)。

對(duì)于燃煤和燃?xì)獍l(fā)電成本的另一個(gè)不確定因素是碳排放稅或者CO2許可證價(jià)格。由于碳排放稅反映了發(fā)電外在的社會(huì)成本，并且由于碳排放政策在時(shí)下具有不確定性，碳排放稅的影響應(yīng)該計(jì)入發(fā)電成本中。為體現(xiàn)這一風(fēng)險(xiǎn)，研究者也假設(shè)了3種不同水平的碳排放稅價(jià)格。除此之外，研究者認(rèn)為核電站的建造技術(shù)會(huì)在未來(lái)得到發(fā)展，核電站的發(fā)電成本也會(huì)因此降低。當(dāng)核電站發(fā)電成本成功降低之后，核能發(fā)電開(kāi)始變得具有競(jìng)爭(zhēng)力。在這種情況下，核電電價(jià)在任何情況下都低于燃煤發(fā)電。而與燃?xì)獍l(fā)電方式的對(duì)比顯得比較復(fù)雜。當(dāng)天然氣價(jià)格低，而碳排放價(jià)格中等時(shí)，燃?xì)獍l(fā)電價(jià)格略占優(yōu)勢(shì)。而當(dāng)天然氣價(jià)格高時(shí)，在任意碳排放價(jià)格下，核電都優(yōu)于燃?xì)獍l(fā)電。

這個(gè)結(jié)論可以幫助投資者進(jìn)行決策，但是這個(gè)分析過(guò)程非常復(fù)雜。但實(shí)際上上述變量即天然氣價(jià)格和碳排放稅屬于火力發(fā)電技術(shù)的不可消除的系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)，它可以完美的用CAPM中的β系數(shù)來(lái)體現(xiàn)。因此使用CAPM分析方法，分析過(guò)程會(huì)簡(jiǎn)單得多，Rf通常為十年期國(guó)債的投資回報(bào)率。風(fēng)險(xiǎn)溢價(jià)E（Rm）-Rf可由股票價(jià)格的歷史數(shù)據(jù)獲得，而某種特定能源的風(fēng)險(xiǎn)溢價(jià)系數(shù)β也可根據(jù)該行業(yè)股票交易的歷史數(shù)據(jù)估算出來(lái)。再將算得的E（Ri）作為貼現(xiàn)率，即可計(jì)算出與系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)的成本現(xiàn)值。

結(jié)論

除了計(jì)算發(fā)電成本，評(píng)估項(xiàng)目可行性，投資者還可以使用CAPM對(duì)沖其他項(xiàng)目的投資風(fēng)險(xiǎn)。例如，當(dāng)投資者持有一個(gè)項(xiàng)目，其β系數(shù)為負(fù)值，例如燃?xì)獍l(fā)電廠項(xiàng)目，在經(jīng)濟(jì)蕭條時(shí)期，他可以補(bǔ)償其他投資項(xiàng)目的損失。綜上所述，CAPM由于能衡量系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)，是一個(gè)理想的可用于電力能源行業(yè)的經(jīng)濟(jì)評(píng)估模型。

參考文獻(xiàn)

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